1、高樁碼頭是應(yīng)用廣泛的碼頭結(jié)構(gòu)型式之一,我國(guó)港口工程領(lǐng)域存在大量的使用了幾十年的老舊高樁碼頭。這些老碼頭在船舶撞擊、使用荷載、環(huán)境侵蝕作用下,基樁普遍存在損傷破壞的問題;同時(shí)對(duì)高樁碼頭現(xiàn)役基樁進(jìn)行承載力檢測(cè)是進(jìn)行老碼頭檢測(cè)評(píng)估、升級(jí)改造等的必要前提條件。高樁碼頭基樁上部存在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)型式,對(duì)于樁頂為非自由端這樣的結(jié)構(gòu),現(xiàn)階段沒有有效可行的基樁損傷診斷和承載力檢測(cè)方法。因此,如何對(duì)現(xiàn)役的高樁碼頭基樁進(jìn)行損傷識(shí)別和承載力檢測(cè)是亟需研究解決的課

2、題。
　　本文采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法研究基于動(dòng)力特性的高樁碼頭基樁損傷診斷方法及現(xiàn)役高樁碼頭基樁承載力檢測(cè)方法。涉及的主要科學(xué)技術(shù)問題包括:環(huán)境激勵(lì)下高樁碼頭模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法、高樁碼頭基樁損傷識(shí)別方法、高樁碼頭現(xiàn)役基樁承載力檢測(cè)方法等。
　　(一)環(huán)境激勵(lì)下高樁碼頭模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法研究。針對(duì)高樁碼頭原型動(dòng)力試驗(yàn)激勵(lì)難的問題,研究根據(jù)正常工作時(shí)通過環(huán)境荷載激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)去識(shí)別高樁碼頭模態(tài)參

3、數(shù)的方法。(1)提出了一種適用于環(huán)境激勵(lì)下高樁碼頭模態(tài)參數(shù)識(shí)別的ERA方法。依據(jù)自然激勵(lì)技術(shù)和系統(tǒng)最小實(shí)現(xiàn)的基本原理,詳細(xì)推導(dǎo)ERA算法,編制了NExT-ERA高樁碼頭模態(tài)識(shí)別程序。(2)制作了考慮樁-土作用的大比尺高樁碼頭物理模型(1:10),并將本文提出的基于環(huán)境激勵(lì)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別理論方法應(yīng)用到物理模型模態(tài)試驗(yàn)中,結(jié)合動(dòng)力特性的數(shù)值計(jì)算分析,揭示了高樁碼頭模型在環(huán)境荷載激勵(lì)下的模態(tài)階次和模態(tài)特性。
　　(二)高樁碼頭基樁損傷識(shí)

4、別方法。針對(duì)高樁碼頭基樁本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),首次提出了基于模態(tài)應(yīng)變能的高樁碼頭基樁損傷診斷方法。依據(jù)振動(dòng)微分方程,詳細(xì)推導(dǎo)了模態(tài)應(yīng)變能表達(dá)式,并對(duì)模態(tài)應(yīng)變能損傷定位原理進(jìn)行證明。給出MSE損傷定位的實(shí)施步驟,編制了基于模態(tài)應(yīng)變能的高樁碼頭基樁損傷識(shí)別程序。以高樁碼頭一個(gè)排架為研究對(duì)象,通過數(shù)值算例分析,對(duì)不同工況下高樁碼頭基樁的損傷進(jìn)行診斷。研究顯示,模態(tài)應(yīng)變能變化率對(duì)損傷單元有較強(qiáng)的敏感性,能夠識(shí)別出高樁碼頭基樁不同工況下的損傷。研究結(jié)果

5、可為基于動(dòng)力特性的高樁碼頭動(dòng)力無損檢測(cè)提供有益參考。
　　(三)高樁碼頭現(xiàn)役基樁承載力檢測(cè)方法。首次提出區(qū)域堆載法檢測(cè)高樁碼頭現(xiàn)役基樁承載力技術(shù),解決了堆載區(qū)域、測(cè)試內(nèi)容、加載卸載終止條件等關(guān)鍵技術(shù)問題。首次實(shí)施高樁碼頭基樁承載力原型試驗(yàn),測(cè)試在分級(jí)荷載作用下碼頭整體變形變位、基樁沉降、結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)變等,結(jié)合數(shù)值計(jì)算分析,確定了基樁的豎向承載力。依據(jù)原型試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果,對(duì)依托工程提出灌注樁加縱梁的改造方案,提高了碼頭整體豎向承載力,同